เครื่องขยายเสียงที่ปรับแต่งแล้ว

ประเภทของแอมพลิฟายเออร์ที่เราได้พูดถึงไปแล้วไม่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพที่ความถี่วิทยุแม้ว่าจะใช้ความถี่เสียงได้ดีก็ตาม นอกจากนี้การได้รับของแอมพลิฟายเออร์เหล่านี้จะไม่แตกต่างกันไปตามความถี่ของสัญญาณในช่วงกว้าง สิ่งนี้ช่วยให้สามารถขยายสัญญาณได้ดีเท่า ๆ กันในช่วงความถี่หนึ่ง ๆ และไม่อนุญาตให้เลือกความถี่ที่ต้องการโดยเฉพาะในขณะที่ปฏิเสธความถี่อื่น

ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีวงจรที่สามารถเลือกและขยายสัญญาณได้ ดังนั้นวงจรแอมพลิฟายเออร์พร้อมกับตัวเลือกเช่นวงจรที่ปรับแล้วจะทำให้ aTuned amplifier.

Tuned Amplifier คืออะไร?

Tuned amplifiers คือแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการ tuning. การปรับแต่งหมายถึงการเลือก ในบรรดาชุดความถี่ที่มีอยู่หากมีความจำเป็นต้องเลือกความถี่เฉพาะในขณะที่ปฏิเสธความถี่อื่น ๆ กระบวนการดังกล่าวเรียกว่าSelection. การเลือกนี้ทำได้โดยใช้วงจรที่เรียกว่า asTuned circuit.

เมื่อวงจรเครื่องขยายเสียงถูกแทนที่ด้วยวงจรที่ปรับแล้วเครื่องขยายเสียงดังกล่าวสามารถเรียกได้ว่าเป็น Tuned amplifier circuit. วงจรแอมพลิฟายเออร์ที่ปรับแต่งพื้นฐานมีลักษณะดังที่แสดงด้านล่าง

วงจรจูนเนอร์เป็นเพียงวงจร LC ซึ่งเรียกอีกอย่างว่า resonant หรือ tank circuit. มันเลือกความถี่ วงจรที่ปรับแล้วสามารถขยายสัญญาณในย่านความถี่แคบ ๆ ซึ่งมีศูนย์กลางอยู่ที่ความถี่เรโซแนนซ์

เมื่อรีแอคแตนซ์ของตัวเหนี่ยวนำทำให้สมดุลของรีแอคแตนซ์ของตัวเก็บประจุในวงจรที่ปรับความถี่แล้วความถี่ดังกล่าวสามารถเรียกได้ว่าเป็น resonant frequency. แสดงโดยf_r.

สูตรสำหรับการสั่นพ้องคือ

$$ 2 \ pi f_L = \ frac {1} {2 \ pi f_c} $$

$$ f_r = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} $$

ประเภทของวงจรปรับ

วงจรที่ปรับแล้วสามารถเป็นวงจรปรับแบบอนุกรม (วงจรเรโซแนนซ์แบบอนุกรม) หรือวงจรปรับขนาน (วงจรเรโซแนนซ์ขนาน) ตามประเภทของการเชื่อมต่อกับวงจรหลัก

ซีรี่ส์ Tuned Circuit

ตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมจะสร้างวงจรที่ปรับเป็นอนุกรมดังแสดงในแผนภาพวงจรต่อไปนี้

ที่ความถี่เรโซแนนซ์วงจรเรโซแนนซ์แบบอนุกรมจะมีอิมพีแดนซ์ต่ำซึ่งช่วยให้กระแสไฟฟ้าสูงผ่านได้ วงจรเรโซแนนซ์แบบอนุกรมให้อิมพีแดนซ์ที่สูงมากขึ้นสำหรับความถี่ที่ห่างไกลจากความถี่เรโซแนนซ์

วงจรปรับขนาน

ตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบขนานทำให้เป็นวงจรปรับขนานดังแสดงในรูปด้านล่าง

ที่ความถี่เรโซแนนซ์วงจรเรโซแนนซ์แบบขนานจะให้อิมพีแดนซ์สูงซึ่งไม่ยอมให้กระแสสูงผ่าน วงจรเรโซแนนซ์แบบขนานให้อิมพีแดนซ์ต่ำมากขึ้นสำหรับความถี่ที่ห่างไกลจากความถี่เรโซแนนซ์

ลักษณะของวงจรปรับขนาน

ความถี่ที่เกิดการสั่นพ้องแบบขนาน (เช่นส่วนประกอบปฏิกิริยาของกระแสวงจรกลายเป็นศูนย์) เรียกว่าความถี่เรโซแนนซ์ f_r. ลักษณะสำคัญของวงจรที่ปรับแล้วมีดังนี้

ความต้านทาน

อัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าต่อกระแสไฟฟ้าคืออิมพีแดนซ์ของวงจรที่ปรับแล้ว ความต้านทานที่นำเสนอโดยวงจร LC นั้นกำหนดโดย

$$ \ frac {Supply \: voltage} {Line สมการ} = \ frac {V} {I} $$

ที่การสั่นพ้องกระแสของสายจะเพิ่มขึ้นในขณะที่อิมพีแดนซ์ลดลง

รูปด้านล่างแสดงถึงเส้นโค้งอิมพีแดนซ์ของวงจรเรโซแนนซ์ขนาน

อิมพีแดนซ์ของวงจรจะลดลงสำหรับค่าที่สูงกว่าและต่ำกว่าความถี่เรโซแนนซ์ f_r. ดังนั้นการเลือกความถี่เฉพาะและการปฏิเสธความถี่อื่นจึงเป็นไปได้

เพื่อให้ได้สมการสำหรับอิมพีแดนซ์ของวงจรให้เราพิจารณา

บรรทัดปัจจุบัน $ I = I_L cos \ phi $

$$ \ frac {V} {Z_r} = \ frac {V} {Z_L} \ times \ frac {R} {Z_L} $$

$$ \ frac {1} {Z_r} = \ frac {R} {Z_L ^ 2} $$

$$ \ frac {1} {Z_r} = \ frac {R} {L / C} = \ frac {CR} {L} $$

ตั้งแต่นั้น $ Z_L ^ 2 = \ frac {L} {C} $

ดังนั้นความต้านทานของวงจร Z _rจะได้รับเป็น

$$ Z_R = \ frac {L} {CR} $$

ดังนั้นที่การเรโซแนนซ์แบบขนานอิมพีแดนซ์ของวงจรจึงเท่ากับ L / CR

วงจรปัจจุบัน

ที่การเรโซแนนซ์แบบขนานวงจรหรือกระแสของสาย I จะได้รับจากแรงดันไฟฟ้าที่ใช้หารด้วยอิมพีแดนซ์ของวงจร Z _rคือ

บรรทัดปัจจุบัน $ I = \ frac {V} {Z_r} $

โดยที่ $ Z_r = \ frac {L} {CR} $

เนื่องจาก Z _rสูงมากกระแสของเส้นฉันจะน้อยมาก

ปัจจัยด้านคุณภาพ

สำหรับวงจรเรโซแนนซ์แบบขนานความคมของเส้นโค้งเรโซแนนซ์จะเป็นตัวกำหนดความสามารถในการเลือก ยิ่งความต้านทานของขดลวดมีขนาดเล็กเท่าใดเส้นโค้งเรโซแนนซ์ก็จะคมชัดขึ้น ดังนั้นปฏิกิริยาอุปนัยและความต้านทานของขดลวดจึงกำหนดคุณภาพของวงจรที่ปรับแล้ว

อัตราส่วนของรีแอคแตนซ์อุปนัยของขดลวดที่เรโซแนนซ์ต่อความต้านทานเรียกว่า Quality factor. แสดงโดยQ.

$$ Q = \ frac {X_L} {R} = \ frac {2 \ pi f_r L} {R} $$

ยิ่งค่า Q สูงเท่าไหร่เส้นโค้งเรโซแนนซ์ก็จะยิ่งคมชัดและการเลือกจะดีขึ้นเท่านั้น

ข้อดีของ Tuned Amplifiers

ต่อไปนี้เป็นข้อดีของเครื่องขยายเสียงที่ปรับแต่งแล้ว

การใช้ส่วนประกอบที่ทำปฏิกิริยาเช่น L และ C ช่วยลดการสูญเสียพลังงานซึ่งทำให้เครื่องขยายเสียงที่ปรับแต่งแล้วมีประสิทธิภาพ
การเลือกและการขยายความถี่ที่ต้องการนั้นสูงโดยให้อิมพีแดนซ์ที่ความถี่เรโซแนนซ์สูงขึ้น
ตัวเก็บรวบรวมขนาดเล็กจะทำ VCC เนื่องจากมีความต้านทานเพียงเล็กน้อยในวงจรปรับขนาน

สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าข้อดีเหล่านี้ใช้ไม่ได้เมื่อมีโหลดตัวสะสมความต้านทานสูง

การตอบสนองความถี่ของ Tuned Amplifier

เพื่อให้เครื่องขยายเสียงมีประสิทธิภาพอัตราขยายควรสูง แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับนี้ขึ้นอยู่กับβ, อิมพีแดนซ์อินพุตและโหลดตัวสะสม โหลดตัวสะสมในแอมพลิฟายเออร์ที่ปรับแล้วเป็นวงจรที่ปรับแล้ว

การเพิ่มแรงดันไฟฟ้าของเครื่องขยายเสียงดังกล่าวกำหนดโดย

แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับ = $ \ frac {\ beta Z_C} {Z_ {in}} $

โดยที่ Z _C = โหลดตัวสะสมที่มีประสิทธิภาพและ Z _in = อิมพีแดนซ์อินพุตของเครื่องขยายเสียง

ค่าของ Z _Cขึ้นอยู่กับความถี่ของเครื่องขยายเสียงที่ปรับ เนื่องจาก Z _Cมีค่าสูงสุดที่ความถี่เรโซแนนซ์อัตราขยายของแอมพลิฟายเออร์จะสูงสุดที่ความถี่เรโซแนนซ์นี้

แบนด์วิดท์

ช่วงความถี่ที่ได้รับแรงดันไฟฟ้าของเครื่องขยายเสียงที่ได้รับการปรับแต่งลดลงเหลือ 70.7% ของอัตราขยายสูงสุดเรียกว่า Bandwidth.

ช่วงความถี่ระหว่าง f ₁ถึง f ₂เรียกว่าเป็นแบนด์วิดท์ของเครื่องขยายเสียงที่ปรับแต่งแล้ว แบนด์วิดท์ของแอมพลิฟายเออร์ที่ปรับแล้วขึ้นอยู่กับ Q ของวงจร LC กล่าวคือตามความคมชัดของการตอบสนองความถี่ ค่าของ Q และแบนด์วิดท์เป็นสัดส่วนผกผัน

รูปด้านล่างแสดงรายละเอียดการตอบสนองแบนด์วิดท์และความถี่ของเครื่องขยายเสียงที่ปรับแต่งแล้ว